Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara"

MADSON

Spettroscopia neutronica e ottica per lo studio di materiali funzionali e di materiali disordinati

Il gruppo di ricerca MADSON (Materiali Avanzati e materiali Disordinati studiati con Spettroscopia Ottica e Neutronica), ha una lunga storia di attività sperimentale nell’ambito della fisica fondamentale focalizzata principalmente sullo studio delle proprietà strutturali e dinamiche di sistemi fluidi semplici e biatomici, sia classici (per esempio, Ar e Xe) che quantistici (He, H_2, D_2, Ne), investigate mediante tecniche di diffrazione (neutroni e raggi X) e metodi spettroscopici (scattering Raman e di neutroni). In questo contesto particolare attenzione è stata dedicata all’analisi dei dati sperimentali, anche con la realizzazione di programmi di simulazione Monte Carlo e modellizzazioni semi-empiriche elaborate. Inoltre, il gruppo ha partecipato alla progettazione, anche tramite simulazioni di ray-tracing, e costruzione di strumentazione neutronica innovativa (i.e. i diffrattometri SANDALS e INES e lo spettrometro TOSCA ad ISIS (UK), la fase 1 dello spettrometro VESPA ad ESS (S)). Successivamente, nel corso degli anni, il gruppo ha anche sviluppato competenze di rilievo internazionale relative alle proprietà chimico-fisiche dell’idrogeno nelle sue varie forme di aggregazione, sia allo stato puro, sia in interazione con altri materiali (per esempio, fisi-sorbito in carbonio nano-poroso, nei MOF, negli idrati, o chemi-sorbito in idruri metallici, intermetallici o complessi). Tale know-how è attualmente utilizzato nello studio dell’immagazzinamento dell’idrogeno in stato solido. Dal punto di vista più prettamente operativo, il gruppo ha un notevole expertise di spettroscopia Raman e neutronica (quasi-elastica, inelastica ed altamente inelastica), come pure di diffrazione di raggi X e di neutroni. Inoltre, ha una consolidata esperienza nel campo delle pressioni alte (p < 10 Kbar) ed altissime (p ~ 1 Mbar con celle ad incudine di diamante), nonché nel campo della criogenia.
Referente: Milva Celli - m.celli@ifac.cnr.it

Temi di ricerca:

  • Studio delle caratteristiche dei materiali funzionali per l’immagazzinamento dell’idrogeno utilizzando in stretta correlazione tecniche di diffrazione e metodi spettroscopici, sia ottici che neutronici, sviluppando parallelamente anche modelli semi-empirici e simulazioni di dinamica molecolare e reticolare.
  • Studio del diagramma di fase del ghiaccio puro e delle miscele binarie gas-acqua mediante sintesi di campioni ad alta pressione ed indagini spettroscopiche e strutturali, anche con tecniche in situ.
  • Studio della dinamica microscopica, sia collettiva che ‘self’, in fluidi semplici, quantistici, metalli liquidi, miscele binarie e interfacce con esperimenti di spettroscopia neutronica e simulazioni di dinamica molecolare (classica e quantistica).

Progetti attivi:

TitoloCommittenteReferente
Probing the Exotic properties of gas and ions filled ICES under extreme conditions: from planetary interiors modelling to hydrogen storage and green Energy applications (E-ICES)MurLeonardo Del Rosso
STRIVE (FOE 2022) - Verso la Transizione EnergeticaFoeLeonardo Del Rosso
PNRR_RICERCA E SVILUPPO DI TECNOLOGIE PER LA FILIERA DELL’IDROGENO_ADP IDROGENO_PRR.AP015.017.002Ministreo Della Transizione Ecologica_miteDaniele Colognesi
Instrument VESPA Phase 1Ess - European Spallation SourceDaniele Colognesi

Principali collaborazioni:

  • Imprese: Baker Hughes S.r.l., Nuovo Pignone Tecnologie S.r.l.
  • Centri di Ricerca: Dott.ssa E. Guarini, Prof. M. Moraldi (Università degli Studi di Firenze), Prof. A. Lanzini, Dott. F.D. Minuto (Politecnico di Torino) Prof. N. English (University College, Dublin), Rutherford Appleton Laboratory (UK), Institut Laue-Langevin (F), Prof. M. Neumann (Vienna University), Prof. T. Loerting (Innsbruck University), Prof.ssa L. E. Bove (Università degli Studi di Roma La Sapienza).

Personale:

Ubaldo Bafile, Francesco Cantini, Milva Celli, Daniele Colognesi, Leonardo Del Rosso, Lorenzo Ulivi

Ultime 10 pubblicazioni:

Anno Tipo Titolo Autori CNR Explora
2023 Annual report Nanoparticles impact how high-frequency sound propagates through ice A. De Francesco, L. Scaccia, F. Formisano, E. Guarini, U. Bafile, D. Nykypanchuk, A. Alatas, M. Li, S.T. Lynch, A. Cunsolo Vedi
2023 Articolo in rivista Fingerprints of hydrogen bonding in the terahertz dynamics of ethanol and water: an Inelastic X-Ray Scattering study A. De Francesco,1 F. Formisano,1 L. Scaccia,2 E. Guarini,3 U. Bafile,4 M.A. González,5 A. Alatas,6 S. T. Lynch,7 and A. Cunsolo7 Vedi
2023 Articolo in rivista Ice phonon spectra and Bayes inference: a gateway to a new understanding of terahertz sound propagation in water A. De Francesco, L. Scaccia, F. Formisano, E. Guarini, U. Bafile, A. Alatas, S. T. Lynch and A. Cunsolo Vedi
2023 Articolo in rivista Onset of collective excitations in the transverse dynamics of simple fluids Eleonora Guarini, Martin Neumann, Alessio De Francesco, Ferdinando Formisano, Alessandro Cunsolo, Wouter Montfrooij, Daniele Colognesi, Ubaldo Bafile Vedi
2023 Articolo in rivista Open problems in liquids dynamics: the role of neutron scattering Eleonora Guarini, Gianmarco Masini, Ubaldo Bafile, Milva Celli, Daniele Colognesi, Alessandro Cunsolo, Luisa Scaccia, Alessio De Francesco, Ferdinando Formisano Vedi
2023 Articolo in rivista Role of the single-particle dynamics in the transverse current autocorrelation function of a liquid metal Eleonora Guarini(1), Ubaldo Bafile(2), Daniele Colognesi(2), Alessandro Cunsolo(3), Alessio De Francesco(4), Ferdinando Formisano(4), Wouter Montfrooij(5), Martin Neumann,(6) Fabrizio Barocchi(1) Vedi
2023 Articolo in rivista Surface viscosity in simple liquids Paolo Malgaretti, Ubaldo Bafile, Renzo Vallauri, Pál Jedlovszky, Marcello Sega Vedi
2023 Articolo in rivista The Effect of Embedded Nanoparticles on the Phonon Spectrum of Ice: An Inelastic X-Ray Scattering Study Alessio De Francesco, Luisa Scaccia, Ferdinando Formisano, Eleonora Guarini, Ubaldo Bafile, Dmytro Nykypanchuk, Ahmet Alatas, Mingda Li, Scott T. Lynch, and Alessandro Cunsolo Vedi
2023 Presentazione Transverse dynamics in fluids: how a collective excitation sets in Ubaldo Bafile, Daniele Colognesi, Martin Neumann, Alessio De Francesco, Ferdinando Formisano, Alessandro Cunsolo, Wouter Montfrooij, Eleonora Guarini Vedi
2022 Articolo in rivista Altering terahertz sound propagation in a liquid upon nanoparticle immersion Alessio De Francesco, Ferdinando Formisano, Luisa Scaccia, Eleonora Guarini, Ubaldo Bafile, Marco Maccarini, Dmytro Nykypanchuck, Alexei Suvorov, Yong Q Cai, Scott T. Lynch and Alessandro Cunsolo Vedi
Dati prelevati da CNR ExploRA/People,l’archivio ufficiale dei prodotti della ricerca del CNR

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